복합재료 재활용 — 더 이상 변명의 여지가 없습니다

2016년 4월에 저는 "우리가 재활용 탄소 섬유를 섹시하게 만들 수 있습니까?"라는 제목의 칼럼을 작성했습니다. BMW i8의 루프 패널을 본 후에 작성되었습니다. 디트로이트에서 열린 북미 국제 오토쇼에서 BMW의 복합 재료 제조 공정에서 절단된 부분을 회수하여 재활용한 투명 코팅된 탄소 섬유 매트로 만들어졌습니다. 쇼에 전시된 가시적 탄소 섬유의 다른 모든 예는 직조 직물로, 투명한 마감 아래에 고전적인 탄소 섬유 "외관"을 생성했기 때문에 당시에 상당한 진보적 사고를 보여주었습니다.

그 이후로 다양한 복합재 재활용 기술이 성숙하고 여러 참가자가 생겨나면서 많은 일이 일어났습니다. 복합재 재활용은 2016년 Carbon Conversions Inc.(미국 사우스캐롤라이나주 레이크 시티)의 지분을 인수한 Hexcel(미국 코네티컷주 스탬포드)과 2018년 12월과 같은 전략적 투자자뿐만 아니라 벤처 캐피털 펀드로부터도 투자를 유치했습니다. Mitsubishi Corp.(일본 도쿄)가 ELG Carbon Fiber Ltd.(Coseley, UK)의 지분 25%를 인수한다고 발표했습니다. 아마도 가장 중요한 것은 맨홀 뚜껑에서 공원 벤치, 3D 인쇄용 재료에 이르기까지 재활용 복합 재료를 통합하는 최종 사용 응용 프로그램 목록이 증가하고 있다는 것입니다.

CompositesWorld에서 2018년 12월 의 탄소 섬유 컨퍼런스에서 ELG, Vartega Inc.(Golden, CO, US) 및 Composite Recycling Technology Center(CRTC, Port Angeles, WA, US)의 연사들은 재활용 복합 재료의 재료 특성을 발표했습니다(비교적이며, 예를 들어, 미가공 재료) 및 이미 생성된 최종 사용 애플리케이션 상당한 수요가 발생할 수 있습니다.

복합 재료 및 복합 재료 폐기물을 재활용하는 데는 두 가지 주요 목표가 있습니다. 첫 번째는 쓰레기를 매립지에 버리지 않는 것이고, 두 번째는 아마도 더 중요할 것입니다. 그러나 어떤 방법이 어떤 목표를 달성하고 다양한 공급원료에 대해 의미가 있습니까? 이에 대한 대화를 시작하기 위해 다양한 재활용 기술을 6단계로 분류하는 방법을 제안합니다.

레벨 0 최소화입니다. 동일한 복합재 제조 시설 내에서 재료 활용도를 개선하고 찌꺼기를 다른 제품에 재통합함으로써 매립지로 가는 스크랩의 비율. 여기에는 건조 섬유 및 프리프레그의 ATL(자동 테이프 부설) 및 AFP(자동 섬유 배치)와 같은 폐기물이 적은 공정 사용, 스크랩 조각을 재연삭 또는 절단하고 중앙 레이어의 연속 또는 불연속 재료와 함께 사용하거나 주입 또는 압축 성형. 이는 열경화성 수지 및 열가소성 수지에 적용할 수 있으며 모든 제조 업체의 우선 순위여야 합니다.

레벨 1 목적 변경 매립지로 향하는 스크랩 재료의. 여기에는 밀링, 절단 및 매트 형태의 건조 섬유 스크랩뿐만 아니라 만료되거나 사양을 벗어날 수 있는 경화되지 않은 프리프레그를 가져와 덜 엄격한 성능 요구 사항을 가진 제품으로 성형하는 것이 포함됩니다. 수많은 스크랩 섬유 프로세서와 CRTC와 같은 프리프레그를 위한 여러 "용도 변경" 엔티티가 있습니다.

레벨 2 경화된 복합 재료와 스크랩 섬유 및 경화되지 않은 프리프레그를 파쇄하고 추가와 결합합니다. 금속, 목재 및 콘크리트를 대체하는 다양한 패널 및 제품에서 이를 모두 결합하는 수지. 공급 원료는 수명이 다한 풍력 터빈 블레이드, 보트, 비행기 부품 및 자동차 부품을 포함할 수 있으며 유리 섬유, 탄소 섬유 또는 폼 코어일 수 있습니다. Global Fiberglass Solutions Inc.(Bothell, WA, US)와 GreenTex Solutions LLC(Charleston, SC, US)는 이 수준의 두 회사입니다.

레벨 3 , 섬유는 경화되지 않은 열경화성 수지 및 열가소성 프리프레그와 같은 중간 제품 형태에서 재생되어 주로 불연속적인 "플러프" 또는 펠릿화된 형태 또는 부직포 형식이지만 원래 섬유와 본질적으로 동일한 특성을 갖는 섬유를 생성합니다. ELG, Carbon Conversions(둘 다 열분해 사용) 및 Vartega(가용매분해 사용)는 이 수준에서 탄소 섬유를 제공합니다.

레벨 4에서 섬유 회복 (경화된 합성 스크랩 및 불량 부품) 및 레벨 5 (단종 부품)은 복합재 재활용의 "성배"입니다. 사용 가능한 기술에는 고온 열분해(ELG 및 탄소 전환), 습식 화학 중합체 분해(Adherent Technologies, Albuquerque, NM, US) 및 CHZ Technologies(Auburn, AL, US)에서 개발한 이중 에너지 생산/섬유 회수 열분해 방법이 있습니다. 이러한 기술의 경제적 확장은 장기적인 성공을 달성하는 데 필수적입니다.

사용 가능한 옵션이 주어지면 복합 재료 제조 업체는 재활용 회사를 복합 재료 공급망의 일부로 포함하는 것을 고려해야 합니다. 섬유, 수지 및 프리프레그 공급업체와 같습니다. 그렇게 함으로써 그들은 이러한 진화하는 기술이 성숙하도록 돕기 위해 R&D 자금을 투자할 준비가 되어 있어야 합니다. 12월에 보잉은 탄소 섬유 회수를 위해 11개 제조 현장에서 경화(레벨 4) 및 미경화(레벨 3) 복합 폐기물을 ELG로 보내기로 ELG와 5년 계약을 발표했습니다. 이제 시작이고 다른 제조업체들도 이를 따를 때입니다. 어떤 변명도 허용되지 않습니다.